RAUTA (III) HYDROKSIDI: RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA - 2025

Rautahydroksidia (III) on epäorgaaninen yhdiste, jonka kaava on tiukasti Fe (OH) ₃, jossa osa Fe ³⁺ ja OH ^- on 3: 1. Raudan kemia voi kuitenkin olla melko mutkikas; joten tämä kiinteä aine ei koostu vain mainituista ioneista.

Itse asiassa, Fe (OH) ₃ sisältää anionin O ^2-; Näin ollen, se on monohydrattu rautahydroksidi oksidi: FeOOH · H ₂ O. Jos atomien lukumäärä tämän viimeksi yhdiste lisätään, se todentaa, että se on sama, että Fe (OH) ₃. Molemmat kaavat ovat kelvollisia viittaamaan tähän metallihydroksidiin.

Rauta (III) hydroksidi sammakkoallas. Lähde: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

Kemian opetus- tai tutkimuslaboratorioissa Fe (OH) ₃ havaitaan oranssinruskeana saostumana; samanlainen kuin sedimentti yllä olevassa kuvassa. Kun tämä ruosteinen ja gelatiinimainen hiekka lämmitetään, se vapauttaa ylimääräistä vettä muuttuen oranssinkeltaiselta väriltään (keltainen pigmentti 42).

Tämä keltainen pigmentti 42 on sama FeOOH · H ₂ O ilman ylimääräistä veden läsnäolo koordinoida Fe ³⁺. Kun tämä on kuivattu, se muuttuu FeOOH: ksi, joka voi esiintyä erilaisina polymorfeina (muun muassa goetiitti, akaganeiitti, lepidokrosiitti, feroxihita).

Mineraali bernalite, toisaalta, jolla vihreä kiteitä emäksen koostumuksen Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; tämän hydroksidin mineralogiset lähteet.

Rauta (III) hydroksidin rakenne

Rautaoksidien ja hydroksidien kiderakenteet ovat vähän monimutkaisia. Mutta yksinkertaisesta näkökulmasta sitä voidaan pitää oktaedristen yksiköiden FeO ₆ tilattuina toistoina. Siten nämä rauta-happi-oktaedrit kietoutuvat kulmiensa (Fe-O-Fe) tai niiden pintojen läpi muodostaen kaikenlaisia ​​polymeeriketjuja.

Jos tällaiset ketjut näyttävät avaruudessa järjestetyltä, kiinteän aineen sanotaan olevan kiteinen; muuten se on amorfinen. Tämä tekijä yhdessä tavan kanssa, jolla oktaedronit on kytketty, määrää kiteen energian stabiilisuuden ja siten sen värit.

Esimerkiksi bernaliitin ortorombiisilla kiteillä, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, on vihertävä väri johtuen siitä, että niiden FeO _6- oktaedra sitoo vain nurkkiensa läpi; toisin kuin muut rautahydroksidit, jotka näyttävät punertavalta, keltaiselta tai ruskealta, nesteytymisasteesta riippuen.

On huomattava, että hapet FeO ₆ peräisin joko OH ^- tai O ^2-; tarkka kuvaus vastaa kristallografisen analyysin tuloksia. Vaikka Fe-O-sidoksen luonnetta ei olekaan sellaisenaan käsitelty, se on ioninen tietyllä kovalenttisella luonteella; josta muut siirtymämetallit muuttuvat vielä kovalenttisemmiksi, kuten hopean kanssa.

ominaisuudet

Vaikka Fe (OH) ₃ on kiinteä aine, joka tunnistetaan helposti, kun rautasuoloja lisätään alkaliseen väliaineeseen, sen ominaisuudet eivät ole täysin selkeitä.

On kuitenkin tiedossa, että se vastaa juomaveden aistinvaraisten ominaisuuksien (erityisesti maun ja värin) muuttamisesta; joka on hyvin liukenematon veteen (K _sp = 2,79 · ^10-39); ja myös, että sen moolimassa ja tiheys ovat 106,867 g / mol ja 4,25 g / ml.

Tällä hydroksidilla (kuten sen johdannaisilla) ei voi olla määriteltyä sulamis- tai kiehumispistettä, koska kuumennettaessa se vapauttaa vesihöyryä, muuttaen siten sen vedettömäksi muotoon FeOOH (yhdessä kaikkien sen polymorfien kanssa). Näin ollen, jos lämmitys jatkuu, FeOOH sulaa eikä FeOOH · H ₂: lla

Sen ominaisuuksien tutkimiseksi perusteellisemmin olisi tarpeen suorittaa keltainen pigmentti 42 monille tutkimuksille; mutta on enemmän kuin todennäköistä, että prosessissa se muuttaa värin punaiseksi, mikä viittaa FeOOH: n muodostumiseen; tai päinvastoin, se liukenee kompleksi vesipitoisessa Fe (OH) ₆ ³⁺ (happamassa), tai anioni Fe (OH) ₄ ^- (erittäin emäksisessä väliaineessa).

Sovellukset

imukykyinen

Edellisessä osassa mainittiin, että Fe (OH) ₃ on hyvin liukenematon veteen ja voi jopa saostua pH: ssa, joka on lähellä 4,5 (jos ei ole väliintulijoita kemiallisista lajeista). Saostamalla se voi kuljettaa (saostaa) joitain ympäristölle epäpuhtauksia, jotka ovat haitallisia terveydelle; esimerkiksi kromin tai arseenin suolat (Cr ³⁺, Cr ⁶⁺ ja As ³⁺, As ⁵⁺).

Sitten tämä hydroksidi sallii sulkea nämä metallit ja muut raskaammat metallit toimien absorboivana aineena.

Tekniikka ei koostu niinkään Fe (OH) ₃: n saostamisesta (elatusaineen alkalisoimisesta), vaan sen sijaan se lisätään suoraan saastuneeseen veteen tai maaperään käyttämällä kaupallisesti ostettuja jauheita tai jyviä.

Terapeuttinen käyttö

Rauta on tärkeä osa ihmiskehoa. Anemia on puutteensa vuoksi yksi merkittävimmistä sairauksista. Tästä syystä on aina tutkimuksen kohteena eri vaihtoehtojen löytäminen tämän metallin sisällyttämiseksi ruokavalioihimme, jotta lisävaikutuksia ei syntyisi.

Yksi Fe (OH) _{3: een} perustuvista lisäravinteista perustuu sen kompleksiin polymaltoosin (polymaltoosiraudan) kanssa, jolla on alhaisempi vuorovaikutusaste ruoan kanssa kuin FeSO _{4: lla}; toisin sanoen enemmän rautaa on biologisesti saatavissa keholle, eikä sitä ole koordinoitu muiden matriisien tai kiinteiden aineiden kanssa.

Toinen lisäosa koostuu Fe (OH) _{3: n} nanohiukkasista, jotka on suspendoitu väliaineeseen, joka koostuu pääasiassa adipaateista ja tartraateista (ja muista orgaanisista suoloista). Tämä osoittautui vähemmän myrkylliseksi kuin FeSO _{4. Sen} lisäksi, että se lisää hemoglobiinia, se ei kerrytä suolen limakalvoon ja edistää hyödyllisten mikrobien kasvua.

Pigmentti

Pigment Yellow 42: tä käytetään maaleissa ja kosmetiikassa, eikä se sellaisenaan aiheuta potentiaalista terveysriskiä; ellei vahingossa nielty.

Rautaakku

Vaikka Fe (OH) _{3: a} ei käytetä muodollisesti tässä sovelluksessa, se voisi toimia lähtöaineena FeOOH: lle; yhdiste, jolla valmistetaan yksi halvan ja yksinkertaisen rautaakun elektrodista, joka toimii myös neutraalissa pH: ssa.

Tämän akun puolikennoreaktiot ilmaistaan ​​alla seuraavilla kemiallisilla yhtälöillä:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

Fe ^III OOH + e ^- + 3H ⁺ ⇋ Fe ²⁺ + 2H ₂ O

Anodista tulee rautaelektrodi, joka vapauttaa elektronin, joka myöhemmin ulkoisen piirin lävistyksen jälkeen tulee katodiin; elektrodi valmistettu FeOOH: sta, pelkistäen Fe ^{2+: ksi}. Tämän akun elektrolyyttinen väliaine koostuu Fe ^{2+: n} liukoisista suoloista.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Rautahydroksidi. PubChem-tietokanta. CID = 73964. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Rauta (III) oksidihydroksidi. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (SF). Rakeinen rautahydroksidi arseenin poistamiseksi juomavedestä.. Palautettu osoitteesta: archive.unu.edu
5. RM Cornell ja U. Schwertmann. (SF). Rautaoksidit: rakenne, ominaisuudet, reaktiot, esiintymiset ja käytöt..
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. et ai. Naturwissenschaften. (1992). Bernaliitti: uusi ferrohydroksidi, jolla on perovskiittirakenne. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Vesipitoisten liuosten ja saostumien rautapolymeerien ympäristögeokemia. Palautettu osoitteesta: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Rauta (III) -oksidihydraatin kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C ja Geisser P. (2007). Rauta (III) -hydroksidi-polymaltoosikompleksin ja yleisesti käytettyjen lääkkeiden / laboratoriotutkimusten väliset yhteisvaikutukset rotilla. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nanohiukkasmainen rauta (III) oksohydroksidi tuottaa turvallisen raudan, joka imeytyy hyvin ja hyödynnetään ihmisissä. Nanolääketiede: nanoteknologia, biologia ja lääketiede, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi ja M. Knipper. (2019). Neutraalin pH: n tasolla työskentelevän rauta-rauta (III) oksidihydroksidiakun käsitteen todistus. Int. J. Electrochem. Sci., Osa 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37